NO172603B

NO172603B - SEALING UNIT FOR AN ANIMAL ROOM

Info

Publication number: NO172603B
Application number: NO861590A
Authority: NO
Inventors: Martin Bern Jansen; John Robert Pettit
Original assignee: Vetco Offshore Ind Inc
Priority date: 1985-04-26
Filing date: 1986-04-23
Publication date: 1993-05-03
Also published as: BR8601862A; GB2176547B; NO172603C; NO861590L; FR2581125A1; SG14289G; CA1255208A; AU5657186A; AU591485B2; GB2176547A; FR2581125B1; GB8609008D0

Description

Oppfinnelsen vedrører et tetningsenhet for et ringformet rom, f.eks. mellom et brønnhode og en foringsrørhenger, omfattende en øvre metallisk tetningsring, en nedre metallisk tetningsring, en elastomerisk tetningsring innfestet mellom de to, hhv. øvre og nedre tetningsringene, og organ for å begrense atskillelsen av de to metalltetningsringene i aksial retning. Det ringformete rommet mellom foringsrør-hengeren og den omgivende sylindriske veggen til et brønnhode, ofte kalt tetningsglanden,. The invention relates to a sealing unit for an annular space, e.g. between a wellhead and a casing hanger, comprising an upper metallic sealing ring, a lower metallic sealing ring, an elastomeric sealing ring fitted between the two, respectively. the upper and lower sealing rings, and means for limiting the separation of the two metal sealing rings in the axial direction. The annular space between the casing hanger and the surrounding cylindrical wall of a wellhead, often called the seal gland.

Oppfinnelsen gjelder særlig å forbedre slike tetninger slik at de kan hentes ut igjen fra glanden etter å ha vært i bruk, det vil si plassert i stilling i tettende inngrep mellom foringsrørhengerens vegg og den omgivende sylindriske veggen. The invention particularly applies to improving such seals so that they can be retrieved from the gland after being in use, that is, placed in a position in sealing engagement between the wall of the casing hanger and the surrounding cylindrical wall.

Slike tetninger er beskrevet i US-PS 3.797.864 og US-PS 4.521.040. Disse kildene viser tetninger som omfatter en elastomer ring plassert mellom de metalliske tetningsringer. Hver metallisk tetningsring har et par lepper som strekker seg mot det elastomere materialet slik at disse leppene ved komprimering av det elastomere materialet presses utover mot de omgivende veggene. Such seals are described in US-PS 3,797,864 and US-PS 4,521,040. These sources show seals comprising an elastomeric ring positioned between the metallic sealing rings. Each metallic sealing ring has a pair of lips which extend towards the elastomeric material so that when the elastomeric material is compressed, these lips are pressed outwards against the surrounding walls.

Tetninger av denne typen oppfører seg etter formålet når de bringes på plass, men det er ofte ønskelig at de tas ut igjen. For å kunne ta ut igjen slike tetninger blir tetningssammenstillingen trukket ut av tetningsglanden, det vil si trukket oppover ut av brønnen ved å trekke i den øvre metalliske tetningsringen. Denne trekkingen resulterer ofte i at det elastomere materialet slites eller rives av slik at halvparten eller en del etterlates sammen med den nedre tetningsringen i tetningsglanden. Når dette skjer og det ikke kan skje noen enkel fjerning av de gjenstående delene av tetningen må det skaffes tetning med andre midler. Seals of this type behave according to their purpose when they are brought into place, but it is often desirable that they be taken out again. In order to be able to remove such seals again, the seal assembly is pulled out of the seal gland, that is, pulled upwards out of the well by pulling on the upper metallic seal ring. This pulling often results in the elastomeric material being worn or torn off so that half or a portion is left with the lower sealing ring in the sealing gland. When this happens and there can be no simple removal of the remaining parts of the seal, a seal must be obtained by other means.

På basis av at bruken av elastomere tetningsorgan er den beste måte å avtette glanden på, er mange forsøk blitt gjort for å skape en tetning som kan tas ut. On the basis that the use of elastomeric sealing means is the best way to seal the gland, many attempts have been made to create a seal that can be removed.

Et slikt forsøk omfatter ei rekke vertikalt plasserte bolter som strekker seg gjennom den øvre og den nedre metalliske tetningsringen og gjennom den vertikale sentrale delen av det elastomere materialet, med tilstrekkelig klaring mellom den nedre tetningsringen og boltene slik at boltene kan beveges aksialt i forhold til den nedre metalliske tetningsringen når tetningen settes på plass i tetningsglanden. Dette har tillatt deformasjon av det elastomere materialet og tillatt forandring av avstanden mellom de metalliske tetningsringene. Når tetningen har blitt satt på plass har det imidlertid vist seg, at i områdene umiddelbart rundt boltene har deformasjon av det elastomere materialet vært forskjellig fra deformasjonen i området mellom boltene. Dette resulterer i forskjellig tetningsvirkning nær boltene i forhold til andre områder. Selv om den kjente løsningen har gitt mulighet for uthenting, har tetningsevnen til slike tetninger vært redusert, det vil si tetningsevnen til tetningen varierte langs omkretsen og skapte lekkasje. Such a test involves a series of vertically positioned bolts extending through the upper and lower metallic sealing rings and through the vertical central portion of the elastomeric material, with sufficient clearance between the lower sealing ring and the bolts so that the bolts can be moved axially relative to the the lower metallic sealing ring when the seal is installed in the sealing gland. This has allowed deformation of the elastomeric material and allowed a change in the distance between the metallic sealing rings. When the seal has been put in place, however, it has been shown that in the areas immediately around the bolts, deformation of the elastomeric material has been different from the deformation in the area between the bolts. This results in a different sealing effect near the bolts compared to other areas. Although the known solution has made it possible to retrieve, the sealing ability of such seals has been reduced, that is to say the sealing ability of the seal varied along the circumference and created leakage.

Det er også blitt forsøkt å bruke wirer i stedet for bolter, men resultatet har vært det samme. Attempts have also been made to use wires instead of bolts, but the result has been the same.

Et annet forsøk på å skape en tetning med mulighet for uthenting etter bruk er anvendelsen av et massivt, sylindrisk bånd plassert vertikalt midt i det elastomere materialet og forbundet på hensiktsmessig måte mellom den øvre og den nedre tetningsringen, slik at trekk i den øvre metallringen vil trekke den nedre metallringen uten belastning på det elastomere materialet. Denne løsningen deler det elastomere materialet i to adskilte tetninger; en ved foringsrørhengeren og en ved den ytre veggen. Også i dette tilfellet ga løsning av uttaksproblemet reduserte tetnings-egenskaper. Another attempt to create a seal with the possibility of retrieval after use is the use of a solid cylindrical band placed vertically in the middle of the elastomeric material and connected in an appropriate manner between the upper and lower sealing rings, so that tension in the upper metal ring will pull the lower metal ring without stressing the elastomer material. This solution splits the elastomeric material into two separate seals; one at the casing hanger and one at the outer wall. In this case too, solving the withdrawal problem resulted in reduced sealing properties.

Et annet forsøk på å skape en tetning med mulighet for uttak beskrives i US-PS 4.324.422, hvor et par metallringer med mothakeorganer, det vil si overlappende fingre, ble innleiret i det elastomere materialet og utformet slik at det var dødgang mellom fingrene. Dødgangsforbindelsen tillot deformasjon av det elastomere materialet når tetningen ble brakt på plass og dannet inngrep når tetningen skulle hentes ut ved å danne en mekanisk forbindelse mellom den øvre og den nedre metallringen ved at fingrene grep inn i hverandre ved trekk oppover på den øvre metallringen. Også denne løsningen medfører redusert tetningsevne for tetningen. Metallhylsene og fingrene sammen med den spesielle forbindelsen påvirker deformasjonsegenskapene til det elastomere materialet. Uttrykt på en annen måte vil det elastomere materialet påvirkes av metallet og ikke deformeres slik et enkelt, massivt legeme av dette materialet ville ha gjort. Another attempt to create a seal with the possibility of withdrawal is described in US-PS 4,324,422, where a pair of metal rings with barbed means, i.e. overlapping fingers, were embedded in the elastomeric material and designed so that there was deadlock between the fingers. The dead-end connection allowed deformation of the elastomeric material when the seal was brought into place and formed engagement when the seal was to be retrieved by forming a mechanical connection between the upper and lower metal rings by the fingers engaging each other by pulling upwards on the upper metal ring. This solution also results in reduced sealing ability of the seal. The metal sleeves and fingers together with the special compound affect the deformation properties of the elastomeric material. Expressed in another way, the elastomeric material will be affected by the metal and will not deform as a single, solid body of this material would have done.

En annen type tetning som er kjent fra US-PS 4.488.740, har deformerbare metallbånd mellom øvre og nedre metallringer, idet disse båndene er omgitt av ei rekke elastomere ringer. Det deformerbare metallbåndet har form av ei rekke V-er plassert sideveis, med ringene ved spissen av V-ene. I montert tilstand vil endene til benene og spissene til V-ene sammen med de elastomere ringene danne inngrep med side-veggene i tetningsglanden slik at det dannes tetning. Denne tetningen avhenger imidlertid sterkt av det metalliske tetningsinngrepet mot glandveggene. Bruken av flere elastomere ringer, i stedet for ett legeme av elastomert materialet med forskjellige deformasjonsegenskaper, kan gi flere lekkasjeveier. I alle tilfeller vil trekk i den øvre metallringen løfte ut tetningen fordi det deformerbare metallbandet er forbundet med den nedre metallringen. Andre ulemper ved slike tetninger ligger i de alvorlige vanskelighetene ved å møte selv små eksentrisiteter mellom foringsrør-hengeren og brønnhodets hus. Denne tetningstypen krever også meget høy monteringskraft, som så bringes til veie av uønskete dreiemomentforsterkere. Another type of seal known from US-PS 4,488,740 has deformable metal bands between upper and lower metal rings, these bands being surrounded by a number of elastomeric rings. The deformable metal band is in the form of a series of Vs positioned laterally, with the rings at the tip of the Vs. In the assembled state, the ends of the legs and the tips of the Vs together with the elastomeric rings will engage the side walls of the sealing gland so that a seal is formed. However, this seal depends heavily on the metallic sealing action against the gland walls. The use of several elastomeric rings, instead of one body of the elastomeric material with different deformation properties, can provide several leakage paths. In all cases, pulling on the upper metal ring will lift out the seal because the deformable metal band is connected to the lower metal ring. Other disadvantages of such seals lie in the serious difficulties in meeting even small eccentricities between the casing hanger and the wellhead housing. This type of seal also requires very high assembly force, which is then brought into the way of unwanted torque amplifiers.

I US-PS 3.561.527 er det beskrevet en uttakbar tetning med en elastomer ring mellom to hhv. øvre og nedre tetningsringer, omfattende et sentralt plassert og vertikalt orientert meanderformet bånd i det elastomere materialet. Forbindelsen av båndet til de to ringene gjør tetningen uttakbar, men på grunn av størrelsen og tykkelsen på båndet, vil dette, på samme måte som i US-PS 4.324.422, påvirke deformasjonsegenskapene til det elastomere materialet og redusere tetningens tetningsevne. In US-PS 3,561,527, a removable seal with an elastomer ring between two or upper and lower sealing rings, comprising a centrally located and vertically oriented meander-shaped band in the elastomeric material. The connection of the band to the two rings makes the seal removable, but due to the size and thickness of the band, as in US-PS 4,324,422, this will affect the deformation characteristics of the elastomeric material and reduce the sealing ability of the seal.

Hovedformålet med oppfinnelsen er derfor å skape en tetning med to metalliske tetningsringer med en ring av elastomer-materiale mellom seg, som tillater uttak etter bruk, uten at det skjer noen reduksjon i tetningsegenskapene. The main purpose of the invention is therefore to create a seal with two metallic sealing rings with a ring of elastomer material between them, which allows removal after use, without any reduction in the sealing properties.

Oppfinnelsens formål oppnås med en tetningsenhet av den innledningsvis angitte art som er kjennetegnet ved de trekk som er angitt i den karakteriserende delen av etterfølgende patentkrav 1. Ytterligere trekk framgår av de tilhørende uselvstendige krav. The purpose of the invention is achieved with a sealing unit of the type indicated at the outset which is characterized by the features specified in the characterizing part of subsequent patent claim 1. Further features appear from the associated independent claims.

Oppfinnelsen vil nedenfor bli beskrevet under henvisning til tegningene, hvor The invention will be described below with reference to the drawings, where

fig. 1 viser et aksialsnitt av en ringformet tetningsenhet i samsvar med foreligg-ende oppfinnelse, fig. 1 shows an axial section of an annular sealing unit in accordance with the present invention,

fig. 2 viser et aksialsnitt av det metalliske båndet eller ringen for innleiring i det elastomere materialet i tetningen, fig. 2 shows an axial section of the metallic band or ring for embedding in the elastomeric material of the seal,

fig. 3 viser båndet fra fig. 2, halvt i snitt og halvt i riss, sett i retning av pilene 3 i fig. 2, fig. 3 shows the band from fig. 2, half in section and half in elevation, seen in the direction of the arrows 3 in fig. 2,

fig. 4 viser et aksialsnitt av en tetningsmontasje med en tetning i samsvar med oppfinnelsen vist i upåvirket tilstand plassert i et vanlig foringsrørhenger som omgis av et brønnhodehus, fig. 4 shows an axial section of a seal assembly with a seal in accordance with the invention shown in an unaffected state placed in a conventional casing hanger surrounded by a wellhead housing,

fig. 5 viser et snitt som tilsvarer fig. 4, med tetningen i innspent tilstand, mens fig. 5 shows a section corresponding to fig. 4, with the seal in the tensioned state, while

fig. 6 og 7 illustrerer skjematisk et snitt lagt aksialtgjennom tetningen med et mønster som illustrerer deformasjon av det elastomere materialet, idet fig. 6 illustrerer tetningens fri tilstand, mens fig. 7 illustrerer tetningen satt under press i tetningsglanden. fig. 6 and 7 schematically illustrate a section laid axially through the seal with a pattern illustrating deformation of the elastomeric material, as fig. 6 illustrates the seal's free state, while fig. 7 illustrates the seal placed under pressure in the seal gland.

Fig. 1 illustrerer en tetning 10 utformet i samsvar med oppfinnelsen, med en øvre metallisk, sylindrisk tetningsring 12, en nedre metallisk og sylindrisk tetningsring 14 og en mellomliggende ring 16 av elastomert materiale. Den øvre tetningsringen er forsynt med et par integrerte, nedoverrettete tetnings- og låselapper 20. Leppene er koniske med den tykkeste delen opp til tetningsringens hoveddel og smaler av mot en relativt tynn vegg ved sin nedre ende. Fig. 1 illustrates a seal 10 designed in accordance with the invention, with an upper metallic cylindrical sealing ring 12, a lower metallic cylindrical sealing ring 14 and an intermediate ring 16 of elastomeric material. The upper sealing ring is provided with a pair of integrated, downwardly directed sealing and locking tabs 20. The lips are conical with the thickest part up to the main part of the sealing ring and taper towards a relatively thin wall at its lower end.

Tilsvarende har den nedre metallringen oppoverrettede lepper 22. Den elastomere tetningsringen 16 strekker seg opp i utsparinger eller spor 24 og 25 mellom leppene til henholdsvis den øvre og den nedre tetningsringen idet den har en ytre flate 30 som faller sammen med ytterflata til tetningsringene, og ei indre flate 32 som strekker seg radialt innenfor metallringenes innerflate. Den indre flata 32 er tildannet med to avskrådde deler 34 og 36, umiddelbart opp til kanten av henholdsvis den øvre og den nedre leppa og et vertikalt mellomparti 40 koaksialt med metallringenes innerflate, slik at det dannes en vulst i flaten 32 midt mellom de to leppene. Correspondingly, the lower metal ring has upwardly directed lips 22. The elastomeric sealing ring 16 extends up into recesses or grooves 24 and 25 between the lips of the upper and lower sealing rings, respectively, having an outer surface 30 which coincides with the outer surface of the sealing rings, and a inner surface 32 which extends radially within the inner surface of the metal rings. The inner surface 32 is formed with two chamfered parts 34 and 36, immediately up to the edge of the upper and lower lip, respectively, and a vertical intermediate part 40 coaxial with the inner surface of the metal rings, so that a bead is formed in the surface 32 in the middle between the two lips .

De to tetningsringene 12 og 14 har hvert vertikale slisser henholdsvis 42 og 44, plassert midt i tykkelsen av tetningsringen, hvori den øvre og den nedre delen, henholdsvis 46 og 48, av et metallbånd 50 er forankret, f.eks. ved sveising, slik at det dannes en permanent forbindelse til de to tetningsringene. I aksialsnittet i fig. 1 er metallbåndet 50 rett over en strekning som er omtrent lik lengden av leppene slik det er vist ved 52 og 54, men er så knekket innover mot den indre flata som vist ved 56 og 58, slik at det dannes en vulst 60 med sin indre begrensning opp til den sentrale delen av den indre flata 32. The two sealing rings 12 and 14 each have vertical slots 42 and 44 respectively, located in the middle of the thickness of the sealing ring, in which the upper and lower parts, 46 and 48 respectively, of a metal band 50 are anchored, e.g. by welding, so that a permanent connection is formed to the two sealing rings. In the axial section in fig. 1, the metal band 50 is straight across a stretch approximately equal to the length of the lips as shown at 52 and 54, but is then bent inwards towards the inner surface as shown at 56 and 58, so that a bead 60 is formed with its inner limitation up to the central part of the inner surface 32.

Dette båndet 50 gir tetningen en evne til uttak ved å danne et strekkorgan mellom de to tetningsringene, slik det er vist nærmere i fig. 2 og 3. This band 50 gives the seal an ability to withdraw by forming a tension member between the two sealing rings, as shown in more detail in fig. 2 and 3.

Den venstre delen av fig. 2 viser et aksialsnitt som tilsvarer snittet i fig. 1, mens resten av figuren viser båndet 50 med ei rekke innbyrdes adskilte, forholdsvis smale, vertikale slisser 62, som danner vertikale metallstropper 64 mellom seg, slik at det elastomere materialet kan flyte gjennom når det blir støpt inn slik det er vist i fig. 1, og det strekker seg hovedsakelig over høyden av båndet 50 og inn i de rette delene 52 og 54, slik at det dannes sammenhengende kantpartier 66 og 68 av metall ved henholdsvis overkanten og underkanten. De vertikale metallstroppene 64 vil på sin side gi båndet 50 fleksibilitet i sitt midtparti og i radial retning som vist ved,pila 70 og tillater på denne måten at de vertikale metallstroppene bøyes av det elastomere materialet slik at dette kan innta en stilling beregnet for tetning. Materialet i båndet er i et eksempel tilvirket av en sterk legering ASTM-4130, med en tykkelse på omtrent 0,75 mm. Fig. 4 og 5 illustrerer en vanlig plassering av tetningen i et brønnhodene 72 med et foringsrørhenger 74 båret av en profil (ikke vist). Forings;.* henger bævev vanligvis en streng av foringsrør, f.eks. som beskrevet i US-PS 3.492.026 o&3.t797.864 samt i enkelte av skriftene nevnt foran. En tetningsenhet 76 kan omfatte en tetning 10 og en tetningsmutter 80 som støtter tetningen 10. Tetningsmutteren 80 er vist med invendige gjenger 82 som griper inn med urvendige gjenger 84 på den øvre enden av foringsrørhengeren slik at dreining av tetningsmutteren 80 vil presse tetningen nedover i en tetningsgland 86 som er et rom mellom brønnhodehusets innvendige veggflate 90 og foringsrørhengerens tetningsflate 92. For å tillate tetningsmutteren 80 å rotere uten rotasjon av tetningen 10, har tetningsenheten en svovelforbindelse 94 og et trustlager 96. Koblingsforbindelsen omfatter en medbringering 100 plassert i komplementære spor 102 i tetningsmutteren 74 og den øvre tetningsringen. Fig. 5 viser tetningen 10 presset inn i tetningsglanden 86 og den elastomere ringen 16 trykket sammem på grunn av glandens mindre radiale tykkelse, slik at det dannes et tetningstrykk. Tetningen 10 presses ytterligere nedover mot friksjonskreftene fra glandeveggene, og de øvre og nedre leppeparene 20 og 22 skilles slik at det dannes tetninger og låseinngrep etter at den nedre tetningsringen 14 har dannet anlegg mot en skulder 104 på foringsrørhengeren 74, og støter også mot en splittring 106 som holdes fast på foringsrørhengeren i et spor 110 i brønnhodet, for å låse The left part of fig. 2 shows an axial section corresponding to the section in fig. 1, while the rest of the figure shows the band 50 with a series of mutually spaced, relatively narrow, vertical slits 62, which form vertical metal straps 64 between them, so that the elastomeric material can flow through when it is cast in as shown in fig. 1, and it extends mainly over the height of the band 50 and into the straight parts 52 and 54, so that continuous edge portions 66 and 68 of metal are formed at the upper edge and the lower edge respectively. The vertical metal straps 64 will in turn give the band 50 flexibility in its central part and in the radial direction as shown by arrow 70 and in this way allow the vertical metal straps to be bent by the elastomeric material so that it can take up a position intended for sealing. The material in the tape is, in one example, made of a strong alloy ASTM-4130, with a thickness of approximately 0.75 mm. Fig. 4 and 5 illustrate a common placement of the seal in a wellhead 72 with a casing hanger 74 carried by a profile (not shown). Casings;.* bevev usually hangs a string of casing, e.g. as described in US-PS 3,492,026 o&3.t797,864 as well as in some of the writings mentioned above. A seal assembly 76 may comprise a seal 10 and a seal nut 80 which supports the seal 10. The seal nut 80 is shown with internal threads 82 that engage with male threads 84 on the upper end of the casing hanger such that turning the seal nut 80 will push the seal downward in a seal gland 86 which is a space between the wellhead housing inner wall surface 90 and the casing hanger seal surface 92. To allow the seal nut 80 to rotate without rotation of the seal 10, the seal assembly has a sulfur connection 94 and a thrust bearing 96. The coupling connection comprises a drive ring 100 located in complementary grooves 102 in the sealing nut 74 and the upper sealing ring. Fig. 5 shows the seal 10 pressed into the sealing gland 86 and the elastomeric ring 16 pressed together due to the smaller radial thickness of the gland, so that a sealing pressure is formed. The seal 10 is further pressed downwards against the frictional forces from the gland walls, and the upper and lower lip pairs 20 and 22 are separated so that seals and locking engagements are formed after the lower sealing ring 14 has formed contact with a shoulder 104 on the casing hanger 74, and also collides with a split ring 106 which is held firmly on the casing hanger in a groove 110 in the wellhead, to lock

foringsrørhengeren 74 til brønnhodet. På det tidspunktet er tetningen montert. the casing hanger 74 to the wellhead. At that point the seal is fitted.

En mer omfattende beskrivelse av hvordan de koniske leppene 20 og 22 reagerer når tetningen beveges nedover i tetningsglanden er gitt i US-patentskrift 4.521.040.1 denne søknaden angis også størrelsen av tykkelsen på den elastomere ringen i den A more comprehensive description of how the conical lips 20 and 22 react when the seal is moved downwards in the seal gland is given in US patent document 4,521,040.1 this application also indicates the size of the thickness of the elastomeric ring in the

sentrale delen, det vil si ved veggflata 32/40, i forhold til tykkelsen på de to metallringene 12 og 14 og hvordan dette forhold forbedrer tetningens tettende egenskaper. Tykkelsen kari være fra 8 til 20 prosent større enn tykkelsen på metallringene. Reak-sjonen fra den elastomere ringen" 16 ved dens bevegelse nedover og sluttmontering vil imidlertid bli beskrevet nærmere i forbindelse med fig. 6 og 7. Det vil framgå at ved bruk av den beskrevne teknikken illustrert ved disse figurene vil ikke den naturlige flytningen av det elastomere materialet, det vil si deformasjonen bli påvirket ved nærværet av båndet 50 og det er dette som er oppfinnelsens siktemål. the central part, that is to say at the wall surface 32/40, in relation to the thickness of the two metal rings 12 and 14 and how this ratio improves the seal's sealing properties. The thickness should be from 8 to 20 percent greater than the thickness of the metal rings. The reaction from the elastomeric ring" 16 during its downward movement and final assembly will, however, be described in more detail in connection with Figs. 6 and 7. It will be seen that when using the described technique illustrated by these figures, the natural flow of the the elastomeric material, i.e. the deformation will be affected by the presence of the band 50 and this is the aim of the invention.

Fig. 6 og 7 illustrerer tetningen 10 ifølge oppfinnelsen, idet fig. 6 tilsvarer tetningen som yjft i fig. 1 og 4, mens fig. 7 tilsvarer tetningen i fig. 5. For å Fig. 6 and 7 illustrate the seal 10 according to the invention, as Fig. 6 corresponds to the seal as shown in fig. 1 and 4, while fig. 7 corresponds to the seal in fig. 5. In order to

illustrere deformasjonen av det elastomere materialet i ringen 16 når tetningen er illustrate the deformation of the elastomeric material in the ring 16 when the seal is

4 4

både umontert og montert, er et mønster 112 blitt plassert over ringen 16 pg på denne måten danner mønsteret 112 i fig. 6 et nettverk av ei rekke rektangler 114 plassert i rekker og søyler i snittet, med båndet 50 vist skjematisk for å illustrere hvordan båndets kurvatur blir fastlagt. I denne figuren er rektanglene 114 jevnt fordelt og upåvirket. both unassembled and assembled, a pattern 112 has been placed over the ring 16 pg, thus forming the pattern 112 in fig. 6 a network of a number of rectangles 114 placed in rows and columns in the section, with the band 50 shown schematically to illustrate how the band's curvature is determined. In this figure, the rectangles 114 are evenly spaced and unaffected.

Fig. 7 illustrerer tetningen 10 i sin monterte tilstand, hvor den nær foringsrør-hengeren er blitt komprimert slik at sideflaten 32/40 nå flukter med innerflatene til de to tetningsringene 12 og 14. Denne sammentrykkingen er illustrert med symbolet AX. Reaksjonskrafta fra veggene i glanden 86 er gjengitt med pilene F. Fig. 7 illustrates the seal 10 in its assembled state, where the near casing hanger has been compressed so that the side surface 32/40 now aligns with the inner surfaces of the two sealing rings 12 and 14. This compression is illustrated by the symbol AX. The reaction force from the walls of the gland 86 is represented by the arrows F.

Som vist i fig. 7, når tetningen 10 går inn i den trangere glanden 86, vil den skråttløpende flata 36 støte mot veggen 116 (fig. 4 og 5), slik at det elastomere materialet først trykkes sammen, men fordi materialets totale volum forblir det samme, forlenges tetningen 10 noe. Dette er gjengitt med henvisningen AY. As shown in fig. 7, as the seal 10 enters the narrower gland 86, the inclined surface 36 will abut against the wall 116 (Figs. 4 and 5), so that the elastomeric material is initially compressed, but because the overall volume of the material remains the same, the seal is extended 10 something. This is reproduced with the reference AY.

Den totale kompresjonen (deformasjonen) av tetningen som er vist i fig. 7 er illustrert med en vridning av rektanglene 114. Rektanglene 114a innenfor avgrensningene 24 og 26 dannet av leppene henholdsvis 20 og 22, er uforstyrret, mens rektanglene 114b umiddelbart under og over leppene hhv. 20 og 22 utsettes for en vesentlig forandring. Dette illustrerer området av maksimal vridning av det elastomere materialet ved forvregningen av de øvre og nedre delene av rektanglene, særlig de rektanglene 114b som ligger nærmest den forskjøvne indre veggflata 32. Rektanglene 114c nær høyden av vulsten 60 har på den annen side blitt horisontalt tynnere og kommet nærmere hverandre. The total compression (deformation) of the seal shown in fig. 7 is illustrated with a twist of the rectangles 114. The rectangles 114a within the boundaries 24 and 26 formed by the lips 20 and 22 respectively are undisturbed, while the rectangles 114b immediately below and above the lips respectively. 20 and 22 are subject to a significant change. This illustrates the region of maximum twisting of the elastomeric material by the distortion of the upper and lower portions of the rectangles, particularly those rectangles 114b closest to the displaced inner wall surface 32. The rectangles 114c near the height of the bead 60, on the other hand, have become horizontally thinner and got closer to each other.

Ved utnyttelse av nettverksillustrasjonen av forvregningen som vist i fig. 7, ble båndets kurvatur valgt. Kurvaturen er slik at båndets naturlige deteksjon når det utsettes for trykk fra foringsrørhengerets side og forlenges, er omtrent lik material-deformasjonen til det elstomere materialet når det monteres i glanden. Innenfor avgrensingen til leppene, det vil si områdene 24 og 26, ble båndet 50 utformet rett, det vil si delene 50 og 52, og brått avbøyet ved 56 og 58 mot vulsten, gjengitt ved punktene 1 og 2, inntil høyden på vulsten 60 nådde et punkt 3, det vil si maksimal utstrekning. Påvirket av formendringen av det elastomere materialet ble bånd-krummingen slik det er vist i fig. 6. Profilen på båndet 50 i fig. 6 tilsvarer således den i flg. 1, 3 og 4. By utilizing the network illustration of the distortion as shown in fig. 7, the tape curvature was selected. The curvature is such that the tape's natural deflection when subjected to pressure from the casing hanger side and extended is approximately equal to the material deformation of the elastomeric material when it is mounted in the gland. Within the boundary of the lips, i.e. the areas 24 and 26, the band 50 was formed straight, i.e. the parts 50 and 52, and abruptly deflected at 56 and 58 towards the bead, reproduced at points 1 and 2, until the height of the bead 60 reached a point 3, i.e. maximum extent. Influenced by the shape change of the elastomeric material, the tape curvature as shown in fig. 6. The profile of the band 50 in fig. 6 thus corresponds to the one in flg. 1, 3 and 4.

Beskrivelsen ovenfor viser at konseptet med å anordne et bånd 50, som samsvarer med deformasjonen på det elastomere materialet så langt som mulig når tetningen er montert, tilveiebringer en tetning med mulighet for uttak uten at deformasjonsegenskapene til det elastomere materialet påvirkes. Resultatet er blitt at det er skapt et bånd 50 som er utformet for å reagere på det elastomere materialet på en slik måte at materialets deformasjonsegenskaper blir uendret. Dette betyr at det elastomere materialet kan deformeres fritt, som om metallbandet manglet. Likevel vil det samme metallbåndet gi den nødvendige mekaniske forbindelse mellom de to metallringene, som trenges for å gjøre uttak av tetning 10 mulig. The above description shows that the concept of providing a band 50, which conforms to the deformation of the elastomeric material as far as possible when the seal is installed, provides a seal with the possibility of extraction without affecting the deformation characteristics of the elastomeric material. The result has been that a band 50 has been created which is designed to react to the elastomeric material in such a way that the material's deformation properties remain unchanged. This means that the elastomeric material can deform freely, as if the metal band were missing. Nevertheless, the same metal band will provide the necessary mechanical connection between the two metal rings, which is needed to make removal of seal 10 possible.

Claims

1. Sealing unit for an annular space, e.g. between a wellhead and a casing hanger, comprising an upper metallic sealing ring (12), a lower metallic sealing ring (14), an elastomeric sealing ring (16) fixed between the two, respectively. the upper and lower sealing rings, and means for limiting the separation of the two metal sealing rings in the axial direction, characterized in that said means consists of an annular metallic band (50) formed with elongated, vertical openings (62) which delimit narrow, vertical straps (64) of metallic material, and with a circumferential, radial bead formed by bending the straps (64), which metal band (50) is connected to the upper and lower sealing rings (12, 14) and embedded in the elastomeric sealing ring (16).

2. Sealing unit in accordance with claim 1, where the elastomeric sealing ring (16) has a radial expansion in relation to the metal sealing rings (12, 14), which expansion is placed on one side of the sealing unit (10), characterized by the metal band (50), seen in an axial section through the sealing unit, extends coaxially with and midway between the outer surface and inner surface of the metal sealing rings in an upper and lower region where the metal sealing rings and the elastomeric sealing ring overlap, and curves towards the expansion in a central region.